高三物理-气体

由天下分享时间：2024/12/21 15:48:02 加入收藏我要投稿点赞

气体

教师归纳

1．气体的状态参量

(1)温度：温度在宏观上表示物体的冷热程度；在微观上是分子平均动能的标志．热力学温度是国际单位制中的基本量之一，符号T，单位K(开尔文)；摄氏温度是导出单位，符号t，单位℃(摄氏度)．关系是t＝T－T0，其中T0＝273.15K，摄氏度不再采用过去的定义．两种温度间的关系可以表示为： T＝t＋273.15K和ΔT＝Δt，要注意两种单位制下每一度的间隔是相同的．

0K是低温的极限，它表示所有分子都停止了热运动．可以无限接近，但永远不能达到． (2)体积：气体总是充满它所在的容器，所以气体的体积总是等于盛装气体的容器的容积．

(3)压强：气体的压强是由于气体分子频繁碰撞器壁而产生的．(绝不能用气体分子间的斥力解释！)

一般情况下不考虑气体本身的重量，所以同一容器内气体的压强处处相等．但大气压在宏观上可以看成是大气受地球吸引而产生的重力引起的．(例如在估算地球大气的总重量时可以用标准大气压乘以地球表面积．)

压强的国际单位是帕，符号Pa，常用的单位还有标准大气压(atm)和毫米汞柱(mmHg)．它们间的关系是： 1atm＝1.013×105Pa＝760mmHg；1mmHg＝133.3Pa.

2．气体压强的计算

气体压强的确定要根据气体所处的外部条件，往往需要利用跟气体接触的液柱和活塞等物体的受力情况和运动情况计算．

分类剖析

(一)平衡法压强确定例1 如图(1)所示，气缸静止在水平面上，缸内用活塞封闭一定质量的空气．活塞的质量为m，横截面积为S，下表面与水平方向成θ角，若大气压为p0，求封闭气体的压强p.

(1)

(2)

【解析】以活塞为对象进行受力分析，如图(2)，关键是气体对活塞的压力方向应该垂直于活塞下表面而向斜上方，与竖直方向成θ角，接触面积也不是S而是S1＝S/cosθ.因此竖直方向受力平衡方程为： pS1cosθ＝mg＋p0S，得p＝p0＋mg/S.结论跟θ角的大小无关.

例2 如图(1)所示，大小不同的两个气缸A、B固定在水平面上，缸内的横截面积分别为SA和SB且SA＝3SB.两缸内各有一个活塞，在两个气缸内分别封闭一定质量的空气，并用水平杆相连．已知大气压为p0，气缸A内空气的压强为pA＝1.2p0，不计活塞和气缸间的摩擦阻力，求气缸B内空气的压强pB.

(1)

(2)

【解析】应该以整体为研究对象用水平方向的合力为零列方程，而不能认为A、B内气体的压强相等．因为两个活塞的横截面积是不同的．应该以两个活塞和连杆整体为研究对象进行受力分析，同时要考虑大气压的影响，受力图如图(2)．在水平方向上有： pASA＋p0SB＝pBSB＋p0SA，代入SA＝3SB可得pB＝3pA－2p0＝1.6p0.

本题还可以把该装置竖立起来，那么在以活塞和连杆为对象受力分析时，还应考虑到重力的作用．

例3 如图为医院为病人输液的部分装置，图中A为输液瓶，B为滴壶，C为进气管，与大气相通．则在输液过程中(瓶A中尚有液体)，下列说法正确的是( )

①瓶A中上方气体的压强随液面的下降而增大； ②瓶A中液面下降，但A中上方气体的压强不变；

③滴壶B中的气体压强随A中液面的下降而减小；

④在瓶A中药液输完以前，滴壶B中的气体压强保持不变． A．①③ B．①④ C．②③ D．②④

【解析】进气管C端的压强始终是大气压p0，设输液瓶A内的压强为pA，可以得到pA＝p0－ρgh，因此pA将随着h的减小而增大．滴壶B的上液面与进气管C端的高度差不受输液瓶A内液面变化的影响，因此压强不变．选B.

(二)非平衡法压强确定例4 两端封闭的均匀直玻璃管竖直放置，内用高h的汞柱把管内空气分为上下两部分，静止时两段空气柱的长均为L，上端空气柱压强为p1＝2ρgh(ρ为水银的密度)．当玻璃管随升2

降机一起在竖直方向上做匀变速运动时，稳定后发现上端空气柱长减为L.则下列说法中正

3确的是( )

A．稳定后上段空气柱的压强大于2ρgh B．稳定后下段空气柱的压强小于3ρgh C．升降机一定在加速上升 D．升降机可能在匀减速上升

【解析】系统静止时下段空气柱的压强是3ρgh.做匀变速运动稳定后上段空气柱体积减小说明其压强增大，而下段空气柱体积增大，说明其压强减小．由水银柱的受力分析可知，其合力方向向下，因此加速度向下，可能匀加速下降，也可能匀减速上升，选ABD.

(三)图像理解